Классификация стен по несущей способности
Обновлено: 19.04.2024
Самонесущая стена (рис.2) – наружная ограждающая вертикальная конструкция, защищающая внутренние помещения здания от воздействия внешней среды, опирающаяся и передающая на фундамент нагрузку от собственного веса.
| Рис.2. Самонесущая стена (наружная стена опирается на фундамент, а перекрытие примыкает к стене) |
Ненесущая стена (рис.3) – наружная стена, опирающаяся на перекрытие в пределах одного этажа при высоте этажа не более 6м. (при большей высоте этажа эти стены относятся к самонесущим) и защищающая здание снаружи от воздействия внешней среды.
Перегородка – внутренняя вертикальная ограждающая ненесущая стена, опирающаяся на перекрытие, и разделяющая смежные помещения в здании.
В зданиях с самонесущими и ненесущими наружными стенами нагрузки от покрытий, перекрытий и т.п. передаются на каркас или поперечные конструкции зданий.
В доме стены, которые стоят на фундаменте и на которые опираются перекрытия будут несущими.
А стены, стоящие на фундаменте без опирания на них перекрытия будут самонесущими.
| Рис.3. Ненесущая стена (наружная стена опирается на перекрытие этажа) |
Стены разного конструктивного назначения несут разную нагрузку. Для обеспечения необходимой несущей способности для разных стен выбирают определенную толщину стены и прочность используемых материалов.
Например, внутренние и наружные несущие стены зданий из газобетонных блоков высотой до 3-х этажей включительно рекомендуется изготавливать из блоков классов по прочности на сжатие не ниже В2,5, на клею или на растворе марки не ниже М75.
При высоте до 2-х этажей включительно – класс прочности газобетонных блоков не ниже В2 на клею или на растворе марки не ниже М50.
Для самонесущих стен зданий высотой до 3-х этажей класс прочности газобетонных блоков должен быть не ниже В2.
Допустимая ширина простенков и столбов, выполненных из газобетонных блоков, определяется расчетным путем, но не менее 600 мм. в несущих стенах и не менее 300 мм. в самонесущих (за вычетом углублений для опирания перемычек над проемами).
Одним из главных вопросов при возведении стен является их несущая способность. Чтобы понять насколько стена будет устойчивой необходимо знать классификацию стен. О том, какие бывают стены описано в нормативном документе СНиП II-22-81, а также в пособии к нему.
Согласно СНиПа все стены разделяются на:
1. Несущие стены. Основные стены в любом строении. На них опирается и перекрытие и конструкции кровли и т.д. Минимальная толщина таких стен должна быть не менее 250 мм (кирпичная стена). Поскольку несущие стены самые ответственные их нужно рассчитать на устойчивость и на прочность.
2. Самонесущие стены. Такие стены несут нагрузку только от собственного веса, но это не значит, что вес их не значителен. Например, самонесущая стена в трехэтажном доме будет высотой порядка 9 метров, и весить она будет тоже не мало. Чем больше высота стены, тем больше риск ее деформации, а значит, важен вопрос устойчивости.
3. Ненесущие стены. Обычно это наружные стены, которые опираются на перекрытия или другие конструкции. Нагрузку, которую они несут – это их собственный вес. Высота ненесущих стен не должна превышать 6 м, в противном же случаи они становятся самонесущими и должны опираться на фундамент.
4. Перегородки. Стены, которые возводятся внутри зданий, их высота не превышает 6 м и они несут только собственный вес.
Устойчивость стен
На первый взгляд каждый, кто не сталкивался со строительством собственного дома, может подумать, куда же может подеваться стена? Чтобы продемонстрировать устойчивость стены проведем небольшой эксперимент. Допустим, что книга это наша стена. Поставим ее на ребро. Чем больше формат (размер) книги и меньше толщина, тем менее устойчивой она будет. И на оборот, чем меньше формат книги и больше ее толщина, тем она устойчивей. Точно так же ведут себя и стены. Устойчивость стены зависит от ее толщины и высоты.
Что же случится со стеной, в которой не будут соблюдены пропорции между толщиной и высотой? Со временем стена начнет изгибаться и на ней образуются трещины, что впоследствии приведет к разрушению части или даже всего здания.
Мы с вами разобрались какие бывают стены, теперь можно переходить к планировке дома.
Основание фасадной системы — внешняя поверхность наружных стен, существующих или вновь возводимых зданий и сооружений, на которой производится устройство СФТК.
Несущим основанием для устройства фасадных систем «мокрого» типа могут служить:
- кладки из мелкоштучных керамических материалов (блоков), пено-газобетонных блоков, натурального камня
- монолитные железобетонные стены и панели
- каменные и армокаменные (каменные с армированием) конструции стены
- стены из деревянного бруса
- деревянный каркас
Чаще всего в строительстве для устройства фасадных систем «мокрого» типа используются основания стен из кирпичной или блочной кладки, сборные железобетонные конструкции стен, а также деревянные каркасы.
Стены из кирпичной и блочной кладки
Стена – это ограждающая конструкция здания. Стены могут быть несущие (воспринимающие дополнительные нагрузки), самонесущие (воспринимают только собственный вес) и ненесущие. Как правило, для фасадных систем используют несущие стены.
Стены могут изготавливаться из:
- керамического кирпича (полнотелого и пустотелого)
- бетонных и вспененных легких блоков
- природных камней
При этом элементы укладываются с перевязкой швов и соединяются цементно-песчаным или полимерным раствором. Также при небольшой высоте стены возможно соединение легких блоков при помощи специальной клей-пены.
Толщина наружных несущих стен как правило составляет 380 (в 1,5 кирпича) и 510 мм (в 2 кирпича). Самонесущие стены имеют толщину 250 мм (в 1 кирпич).
Кроме кирпича также сплошные ячеисто-бетонные камни или пустотелые легкобетонные блоки. Такие блоки больше по размеру и легче, чем кирпичные, что повышает скорость монтажа. Также такой материал меньше пропускает тепло, соответственно толщина стены в этом случае будет меньше (200-400 мм).
Такие блоки по отношению к кирпичу имеют ряд недостатков:
- меньшая прочность
- низкая устойчивость к влаге и перепаду температур
- невозможность хранения во влажных помещениях
Природный камень применяют в качестве кладочного материала только в местах, где материал доступный по цене. Ввиду своей большой теплопроводимости, такой материал редко используется в северных районах строительства.
Железобетонные панели
Железобетонные панели изготавливаются в заводских условиях. Они могут быть одно-, двух- и трехслойными. При этом внутри трехслойной панели уже находится утеплитель.
Такие панели производятся из тяжелых бетонов класс не ниже B15 и армируются стальной арматурой и арматурными сетками.
На стройке такие панели соединяются между собой при помощи сварки, а швы между панелями заделываются специальным герметиком.
Такие конструкции характерны для зданий массовой застройки низкой ценовой категории.
С течением времени появляется необходимость доутеплять конструкцию, т.к. тепловые потери через швы конструкций увеличиваются. Как правило для этого применяют штукатурные системы фасадов.
Деревянный каркас
Такой вид несущей ограждающей конструкции наиболее популярен в коттеджном и малоэтажном строительстве из-за свой экологичности и скорости монтажа.
Деревянный каркас монтируется из сухого пиломатериала – обрезной или строганой доски и бруса различного сечения.
Особое внимание уделяется влажности материала. Пиломатериалы естественной влажности – 40% и выше – не подходят для сборки каркаса, так как впоследствии при естественной сушке у них неравномерно изменяются размеры, и они могут сильно деформироваться. Из-за этого меняется геометрия стен и перекрытий, нарушается несущая способность сборных элементов, и дом может стать непригодным для постоянного проживания.
Материалы для изготовления перегородки
Для возведения конструкции наиболее часто используются следующие материалы:
Кроме того стены должны иметь минимальный вес, наименьшую стоимость и сооружаться по возможности из местных материалов.
По роду материала различают стены: каменные, деревянные и стены из других материалов, в том числе синтетических (в порядке эксперимента).
Каменные стены подразделяются на :
- стены из каменной кладки;
Каменная кладка стен выполняется из искусственных или природных камней, швы между которыми заполняются строительными растворами.
Кирпичные стены, по своей структуре, подразделяются на:
- однородные стены, сложенные из обыкновенного кирпича, или легкого строительного кирпича;
- облегченные и неоднородные стены, в которых часть кирпичной кладки заменена другими материалами или воздушной прослойкой..
Наиболее распространен кирпич обыкновенный (полнотелый) или силикатный. Толщина однородных стен кратна 1/ 2 кирпича:
- ½ кирпича – 120 мм;
- 1 ½ кирпича– 380 мм;
- 2 кирпича– 510 мм;
- 2 ½ кирпича – 640 мм
- 3 кирпича – 770мм; и.т.д. (полкирпича – 120 мм + шов (10 мм) = 130 мм).
Толщина горизонтального шва 1,2 см - при этом 13 рядов кладки кирпича составляют 1м.
В строительной практике преимущественно применяется (из большего количества) 2 вида перевязок: цепная (двухрядная) и ложковая (многорядная).
В зданиях свыше 7-ми этажей, в углах и местах пересечений наружных и внутренних стен, устанавливаются стальные анкерные связи. Они должны входить в каждую из примыкающих стен не менее чем на 1м.
В зданиях малоэтажных, а также в верхних этажах многоэтажных зданий следует использовать для кладки наружных стен пустотелый и легкий (пористый) кирпич или облегченную кладку.
Наиболее распространенные типы облегченных кирпичных стен :
- кирпично-засыпные стены
Сплошные горизонтальные ряды придают стене прочность, но ухудшают ее теплотехнические качества (холодные мостики). Применяют - при высоте их не более 2-х этажей.
- кирпично-бетонные стены
Преимущество в том, что сцепление бетона с кладкой обеспечивает более надежную связь между кирпичными стенками и, кроме того, бетон воспринимает часть нагрузки.
Недостаток - большое количество влаги - замедляет высыхание, повышенная трудоемкость и затруднение при производстве работ зимой.
- стены с термовкладышами
Связь между стенками - через 3-5 рядов - стальные скобы (из полос) или тычковые ряды кладки.
Термовкладыши - пенобетон, пеносиликат, ксилолитосиликат и т.д. Преимущество - меньше влаги и возможность работ в зимнее время.
стены колодцевой кладки
Колодцы заполняются засыпкой, легким бетоном, или легкобетонными вкладышами. Отосадки предусмотрены горизонтальные диафрагмы через 400, 500 по высоте из растворакирпичной кладки.
- кирпичные стены с утеплителем из теплоизоляционных плит или панелей
Плиты крепят к кирпичной кладке проволочными скобами. При таком решении отпадает необходимость делать штукатурку.
- стены с воздушной прослойкой
Когда в кладке остается замкнутая воздушная прослойка, за счет расширенного шва, толщина до 50мм. Это экономит кирпичи, раствор и позволяет уменьшить толщину и вес стены. Тычковые ряды через каждые 6 ложковых.
- стены из керамических камней (семищелевые)
Выполняются толщиной в 1 ½ , 2 кирпича или 2 ½ кирпича. Укладываются тычками (щели перпендикулярно тепловому потоку) - отсюда кладка цепная (рис. 27.).
- стены из мелких легкобетонных камней
По сравнению с кирпичными - те же теплотехнические показатели при меньшей толщине, но меньшая прочность.
- стены из природных камней
Рационально лишь при наличии в районе строительства горных пород с пористой структурой, достаточно прочных и легко подвергающихся обработке.
Известняки - ракушечники (северное Причерноморье), Инкермановский известняк (Крым).
Кладка: цепная и трехрадная ложковая. Стены не требуют наружной штукатурки.
Каменные дома мало-помалу уступают место полусборным зданиям, но все же остаются одним из наиболее употребительных типов многоэтажных зданий, способствующих разнообразию городской застройки.
Каменные материалы, обладающие большой объемной массой, имеют высокую теплопроводность, а потому их по техническим соображениям приходится устраивать значительной толщины - от 38 до 77см, что вызывает увеличение веса, стоимости и трудоемкости зданий. Прочность же молстых каменных стен в верхних этажах не используется.
Толщина стен в нижних этажах домов выше 6 этажей увеличивается для повышения их несущей способности, а в некоторых случаях для этой цели в нижних этажах устраиваются специальные местные утолщения стен (пилястры) или железобетонные колонны, работающие совместно с каменной стеной.
Повышение несущей способности каменных стен и столбов может быть достигнуто путем применения в нижних этажах материалов повышенной прочности (кирпич марок 150-200 на растворе М100) или путем армирования швов кладки горизонтальными сетками из проволоки диаметром 4-5мм.
Деревянные стены
В настоящее время существуют три системы типовых деревянных домов - брусчатые, каркасного типа и щитовые.
Основу стен бревенчатых домов составляют срубы, выполненные из круглых бревен диаметром 180-240мм, причем каждое бревно пазом, вытесанным с нижней стороны, укладывается на круглую поверхность предыдущего бревна (горб). С прокладкой слоя пакли из льняных или конопляных очесов или мха.
Срубом называют прямоугольный объем, сложенный из венцов, связанных под углом врубками; венцом называют ряд бревен, уложенных по периметру здания. Основные типы конструкции углового стыка бревен - врубки с остатком (в чашку) и без остатка (в лапу).
Стены брусчатых домов выполняются из брусьев, т.е. бревен, отесанных на четыре канта. Толщина брусьев 180 и 150 мм удовлетворяет климатическим условиям районов с расчетной t° наружного воздуха не ниже -30°С. Бревенчатые стены в этих условиях должны были бы иметь диаметр 200мм. При t°= - 40°С - брусчатая стена 180мм, а бревенчатая 220 - 240мм.
Брусья соединяют между собой на шпонках (шипах), а углы и сопряжения с внутренними стенами собирают с применением сопряжения в шпунт или в лапу. Между брусьями укладывают паклю.
После монтажа стен пазы проконопачивают. Концы балок перекрытий укладываются в соответствующий ряд брусьев и крепятся шипами или врубкой «ласточкин хвост».
Каркасные дома
Каркасные дома прогрессивнее брусчатых, т.к. требуют меньшего расхода древесины. Несущей конструкцией их служит деревянный каркас, состоящий из стоек, сечением 50*80мм, горизонтальных элементов такого же сечения.
Стойки устанавливают с модульным шагом 600мм в осях и прибивают гвоздями к нижней и верхней обвязкам.
Сборные щитовые дома
Щиты наружных и внутренних стен состоят обычно из двух слоев досок толщиной 16мм, между которыми в наружных стенах закладывают утеплитель в несколько слоев из древесно-волокнистых изоляционных (пористых) плит.
Стены из грунтовых материалов
Пористые горные породы, обладающие малым объемным весом, и легко поддающиеся механической обработке.
Стены из грунтовых материалов обычно возводят из формованных блоков, называемых грунтовыми блоками. К ним относят сырец и саман - сырцовый камень (приготовляют из жирной глины с добавкой органического волокнистого материала) высушенные на солнце.
В качестве стабилизирующих добавок применяется известь, смола или битум.
Такие грунтовые блоки называют терранитовыми.
- высушенные грунтовые блоки - осадок 1 -2%;
- плохо высушенные грунтовые блоки - осадок 4-5%;
Кладка блоков толщиной в 3/2 камня грунтовых блоков с ограниченными добавками имеют размеры 390* 190* 140мм; 330*185* 120мм.
Толщина стен минимальная 50 см.
Осадок глинолитных стен 15-18% и может продолжаться до 2-х лет.
К грунтовым материалам относятся материалы, применяемые для утепления несущих стен - это камышитовые плиты, толщиной 50-100мм из стеблей тростника, связанные проволокой; сомолит - из пучков соломы, связанных проволокой, наподобие камышита, стролий, т.е. плиты,получаемые методом горячего прессования из соломы или другого растительного волокна, оклеенные бумагой, пористые древесно-волокнистые плиты толщиной 12-16мм, торфоплиты из волокнистого торфа (сфагнума) с добавлением битумных веществ или ячеистыми плитами с добавлением синтетических материалов.
Отделка поверхности каменных стен
При кладке кирпичных наружных стен зданий II класса швы на фасадах расшивают с заглаживанием обыкновенным или цветным раствором на белом цементе с приданием швам профиля валика или желобка.
Оштукатуривание фасада разрешается только в тех случаях, когда стены выложены из малопрочных, выкрашивающихся камней или из кирпича недостаточно высокого качества.
В некоторых случаях при строительстве общественных зданий применяют отделку фасадов рустовкой.
При строительстве общественных зданий I и II класса применяют облицовки из керамических материалов в виде крупных облицовочных плит, укладываемых с применением прокладных рядов с помощью анкерных скоб.
Иногда применяют облицовку стен листами из асбофанеры, закаленного стекла, гофрированного металла или стеклопласта.
Крупноразмерные облицовочные плиты из ценных пород природного камня или цветных погодостойких бетонов навешивают на стену.
Стены из пиленного природного камня отделывают насечкой или протиркой фасадной поверхности стальными щетками, дающими легкие вертикальные рубчики, улучшающие сток воды.
Архитектурно-конструктивные элементы и детали стен
Карнизами называют горизонтальные профилированные выступы стен. Карниз, расположенный по верху стены, называют венчающим, или главным.
Величина выступа карниза за поверхность стены называют выносом карниза, или карнизным свесом.
Кроме венчающего карниза могут устраиваться промежуточные карнизы, имеющие меньший вынос и располагаемые обычно на уровнях некоторых междуэтажных перекрытий, а иногда и под оконными проемами.
В последнем случае они имеют еще меньший вынос и называются поясками.
Иногда устраивают отдельные карнизы над проемами. Такие карнизы называются сандриками. Карнизы и сандрики в последние годы, как правило, выполняют из сборных блоков.
Карнизы отводят от стен дождевую и талую воду и таким образом предохраняют их от увлажнения.
Иногда стену здания выводят несколько выше венчающего карниза, образуя, так называемый парапет. Парапет заменяет ограждения (перила).
Уступы стены при переходе от большей ее толщины к меньшей называют обрезами, которые устраивают обычно с внутренней стороны на уровне перекрытий между этажами.
Устойчивость кирпичных стен большой протяженности и высоты обеспечивается устройством узких вертикальных утолщений, называемых пилястрами.
Пилястры целесообразны, в частности, в местах опирания на стены элементов перекрытия или покрытия.
Фронтоном называется передняя сторона (завершение фасада здания, портика, колоннады).
Контрфорсами называются пилястры, толщина которых книзу возрастает, вследствие чего наружная грань их получается наклонной.
Иногда часть стены выходит вперед относительно остальной плоскости, образуя выступ наружу. Такое утолщение называется раскреповкой. Большой же выступ стены, увеличивающий размеры помещения, называется ризалитом.
Перемычки над проемами
Проемы перекрывают перемычками, воспринимающими нагрузку вышележащей кладки, а иногда и перекрытий, и передающими ее на простенки. Раньше при возведении каменных стен применяли клинчатые, плоские и арочные перемычки.
Брусковые перемычки применяют для перекрытия проемов в самонесущих стенах шириной до 2,25 м, их выполняют из сборных железобетонных брусков сечением, равным поперечному сечению кирпича с учетом растворного шва 120x175 и 120x150 мм.
При ширине проемов в самонесущих стенах более 2,25м применяют сборные железобетонные балочные перемычки сечением, кратным поперечному сечению кирпича 120x220, 120x300мм.
При отсутствии стандартных железобетонных брусков проемы шириной до 2 м перекрывают рядовыми перемычками. Для их устройства под нижний ряд кирпичей прокладывают арматуру из круглой стали d = 6мм или полосовую прокатную сталь.
При проемах шириной более 2 м или при больших нагрузках иногда применяют армокаменные перемычки, отличающиеся от рядовых тем, что в вертикальные продольные швы кладки над проемами закладывают каркасы из круглой стали.
Карнизы
Венчающий карниз кирпичной кладки стены при небольшом его выносе (до 30мм и не более 1/2 толщины стены) можно выкладывать из кирпича путем постепенного выноса рядов кладки (на 60-80мм в каждом ряду).
При выносах более 300 мм карнизы устраивают из сборных железобетонных плит, консольно заделанных в стены.
Для обеспечения устойчивости карниза внутренние концы железобетонных плит перекрывают продольными сборными железобетонными балочками, которые крепят к кладке при помощи заделанных в нее стальных анкеров.
Предохранению стены от смачивания дождевой водой способствует устройство подоконных водосливов из оцинкованной кровельной стали, керамических плиток или фасонных элементов из синтетических материалов.
Цокольная часть стены
Выполняют для защиты нижней ее зоны от дождевой и талой воды, а также от возможных механических повреждений при эксплуатации зданий.
Цоколь устраивают из прочных, водостойких, долговечных материалов. Высота цоколя принимается не менее 500 мм.
Цоколь кирпичных стен нужно выкладывать из хорошо обожженного глиняного обыкновенного кирпича.
Силикатный и легкий кирпич можно использовать для кладки цоколя только выше гидроизоляционного слоя при условии облицовки его снаружи обыкновенным глиняным кирпичом или другим атмосферостойким материалом, например, железобетонными плитами.
Дымоходы и вентиляционные каналы
Дымоходы размещаются во внутренних стенах зданий.
В крупноблочных и крупнопанельных зданиях для этой цели предусмотрены специальные блоки с вертикальными пустотами. Стены эти примыкают к санузлам или кухням. Кладка стен с каналами ведется на глиняных растворах из хорошо обожженного кирпича.
Деформационные швы
Швы бывают температурные и осадочные.
Температурные швы выполняются в стенах большой протяженности во избежание появления трещин от изменения температуры. Расстояние между ними от 25 до 200 мм в зависимости от климата и материала стен.
Осадочные швы устраиваются :
- на границах участков в разной нагрузкой на основание;
- на границах участков, расположенных на разнородных грунтах;
3) на границах участков с разной очередностью застройки;
4) во всех тех случаях, когда можно ожидать неравномерную осадку смежных участков здания.
Конструкции балконов, эркеров и лоджий
Балконом называется открытая площадка с ограждениями, вынесенная из плоскости наружных стен здания. Состав основных элементов балкона: несущая плита, конструкция пола и ограждение.
В зданиях с несущими наружными каменными стенами балконы устраивают в виде консольной железобетонной плиты, надежно защемленной вышележащей стеной, в виде плиты, уложенной на железобетонные консоли или кронштейны.
Балконные плиты, консоли и кронштейны до установки вышележащей стены должны иметь анкеровку.
В каркасных зданиях задний край балконной плиты опирают на наружную самонесущую стену на минимальную глубину, а передний - на несущие стойки или, как вариант, на несущие тяжи (тросы или стержни) из нержавеющей стали.
В каркасных зданиях с поперечными несущими стенами конструкции в виде стоячих «этажерок», состоящих из ряда балконных плит, опертых задним краем на несущие поперечные стены или колонны, а передние на стойки.
В балконах, применяемых в зданиях с узким шагом несущих конструкций, балконные плиты можно поддерживать консольными перилами, расположенными против несущих конструкций.
Ограждения балконов выполняются из металлических решеток, стойки которых заделывают в балконные плиты, из плоских асбестоцементных или волокнистых пластиков, из цветного армированного стекла и других материалов.
Отдельные опоры
Каменные столбы, применяют в качестве промежуточных опор в малоэтажных зданиях. Их возводят из сплошного полнотелого кирпича или камня.
Сечение не менее 380x380мм (1,5x1,5 кирпича) с обязательной перевязкой швов каждого ряда.
Для увеличения несущей способности столбов применяют, материалы (кирпич марок 150-200 на растворе М100) повышенной прочности и вводят армирование кладки горизонтальными стальными сетками из стержней 4-5мм с ячейками 100-150 мм, располагаемыми в горизонтальных швах через 2-4 ряда кладки.
Таким образом, несущая способность повышается в 1,5 раза.
Каменные столбы часто заменяют сборными железобетонными или монолитными колоннами.
Фундаменты под каменные стены столбчатые, бутобетонные.
Неполный каркас с каменными столбами применяется в зданиях высотой до 9 этажей. В более высоких зданиях - внутренние опоры (колонны) устраиваются из железобетона или металла.
Железобетонные колонны двухконсольные располагают по средним и крайним рядам при применении навесных панелей наружных стен.
Колонны сечением 300x300 мм применяются для зданий высотой до 5 этажей; колонны сечением 400x400 мм - для всех остальных случаев.
Стыки колонн по высоте осуществляют со сваркой закладных металлических деталей и омоноличиванием узла сопряжения.
Материалы и типы сплошных кладок наружных каменных стен
Стены являются одной из конструкций несущего остова, как в стеновых, так и в каркасных конструктивных системах.
Из всех конструкций здания наружные стены подвергаются, пожалуй, самым многочисленным и разнообразным нагрузкам и воздействиям.
Нагрузки силового характера:
- постоянные - собственная масса стены, нагрузки от перекрытий, крыши, балконов, эркеров, козырьков и пр.;
- временные - воздействие ветра, неравномерные осадки основания.
Воздействия несилового характера:
- с внешней стороны стены — действие солнечной радиации, тепловое и морозное воздействие, уличный шум;
- с внутренней стороны.
Понятно, что дом должен выстоять под таким разнообразием нагрузок и не потерять своей архитектурной привлекательности.
Внутренние стены подвержены меньшему воздействию, но к ним тоже предъявляются достаточно высокие требования.
Классификация стен
Как это часто бывает во всякого рода классификациях, любой предмет, фактор, явление и т.п. можно отнести к разным группам по разным показателям. То же не минует и стены, классификацию которых мы приводим.
По положению в здании стены называют:
Функции наружных и внутренних стен в основном совпадают, но имеют и различия, о чём будет рассказано ниже.
По статической работе наружные и внутренние стены могут быть:
- несущие - воспринимают вертикальные нагрузки от своей массы, опирающихся на них перекрытий и/или покрытия и горизонтальные нагрузки (например, ветровые) и передают их на фундамент; на несущие стены опираются также другие элементы здания (например, балконы, лоджии или эркеры);
- самонесущие. Примером может служить межкаркасное заполнение стен в каркасных конструктивных системах, которое поэтажно опирается на перекрытие, передавая нагрузку на фундаменты через колонны каркаса;
- ненесущие (навесные) - не несут вертикальную нагрузку, даже собственную массу. Наружные ненесущие стены навешиваются на внутренние конструкции здания (колонны, поперечные стены), которые и передают нагрузку на фундамент.
К внутренним самонесущим стенам часто относят перегородки. Однако в практике строительства принято разделять перегородки и самонесущие стены по тому признаку, что самонесущие стены являются более массивной конструкцией, нежели перегородки. Например, стена, выложенная в один кирпич (толщиной 250 мм) классифицируется как самонесущая, а стена в четверть (65 мм) или даже в полкирпича (120 мм) возводится в качестве перегородки. Кроме того, есть материалы, которые могут применяться только в перегородках (например, гипсокартон). Разница кроется в передаче нагрузки: нагрузка от перегородки передаётся на перекрытие, как и от мебели, например; поэтому фундамент под перегородки не возводится. Под самонесущие стены требуется фундамент, параметры которого устанавливаются расчётом.
По функциональному назначению стена может являться:
- несущей и ограждающей конструкцией;
- только ограждающей конструкцией - наружные ненесущие (навесные) и самонесущие стены, внутренние самонесущие стены и перегородки.
По строительным материалам стены современных малоэтажные домов могут быть:
- из искусственных каменных штучных материалов - кирпич, мелкие блоки;
- бетонные или железобетонные;
- из дерева — бревно, брус в стеновой укладке или брус в каркасных стенах;
- щитовые или панельные;
- сталь (стальные лёгкие конструкции) в каркасных стенах.
По способу возведения (технологии):
- сборные — щитовые, панельные, каркасные (металл, дерево, сборный железобетон);
- традиционные ручной сборки (кирпич, блоки, дерево);
- монолитные бетонные и железобетонные.
По конструктивному решению:
- однослойная конструкция (блоки, кирпич, дерево);
- многослойная, слоистая конструкция.
Требования к стенам
Стены малоэтажных домов выполняют, как правило, несущие и всегда ограждающие функции. Стенам есть что нести и от чего ограждать. Отсюда и разносторонние требования к стенам, выполнение которых ставит целью создание комфортного и надёжного жилища. Для чёткого понимания полной роли стен в деле проектирования жилого дома разделим все требования по их функциональному назначению.
Требования к стенам как к несущим конструкциям
Прочность — способность стены выдерживать силовые нагрузки - достигается прочностью материала кладки, связующего материала (раствора), достаточным сечением (толщиной) стены.
Прочность каменных стен малоэтажного дома, как правило, достаточная. Нагрузки в малоэтажном доме небольшие, а толщину стен часто назначают исходя не из расчёта на прочность, а из других соображений: из условий опирания конструкции перекрытия на стены, жёсткости стен, параметров кладочного материала, устройства вентиляционных каналов и других.
Устойчивость стены должна быть обеспечена, чтобы стена не «завалилась». Требование тоже вполне выполнимо: ведь стена не стоит сама по себе, с ней связаны другие стены, примыкает или опирается перекрытие, что в комплексе создаёт пространственно устойчивую систему.
Жёсткость стен необходима, чтобы исключить: а) перекос стены в своей плоскости (приведёт к трещинам) и б) выпирание стены из своей плоскости, что при запредельном изгибе может привести к потере устойчивости. Так, кирпичная стена толщиной 250 мм достаточно прочная и способна воспринимать значительные нагрузки. Однако при тех же нагрузках такая стена высотой более 4. 5 м (точные величины показывают соответствующие расчёты) может деформироваться, выйти из своей плоскости. Значительные деформации приведут к потере устойчивости стены и к её разрушению.
Влияет и нагрузка на стены. Из этих соображений, толщина несущей кирпичной стены для двухэтажного дома с балочным деревянным перекрытием принимается равной не менее 380 мм, хотя по прочности достаточно было бы 250 мм.
Долговечность наружных стен определяется сопротивлением атмосферным воздействиям (колебаниям температуры, влажности, морозостойкости и т.д.). Долговечность достигается подбором качественных строительных материалов, характеристики которых диктуют их применение в данной климатической зоне. Прочность в этом деле не всегда является определяющим фактором: к примеру, силикатный кирпич более прочен, чем глиняный обыкновенный, но он менее морозо- и влагостоек и потому менее долговечен.
Огнестойкость стен должна обеспечиваться в соответствии с требованиями.
Требования к стенам как к ограждающим конструкциям
Ниже приведённые требования относятся к санитарно-гигиеническим и обеспечивают комфортность проживания.
Звукоизоляция означает защиту помещений от внешних шумов. Наука говорит, что даже если человек не замечает шума, это не означает, что шум не действует на мозг неблагоприятным образом. Поэтому природная тишина так благотворна и успокаивающая.
Подавляющая часть проникающего извне в здание антропогенного, т. е. не природного, шума передаётся через наружные стены и их элементы:
- неплотности ограждающих конструкций; это основной путь проникания шума;
- непосредственно через материал стены (степень проникания зависит от материала стены), как правило, этот путь имеет наименьшее значение;
- вследствие колебания ограждающей конструкции как мембраны.
Но не только шум извне может беспокоить жильцов. Внутри здания так же могут возникать различные шумы.
Какие же конструктивные решения принимают, чтобы обеспечить тишину в доме в целом и в его отдельных помещениях?
Стена с массой более 200 кг/м 2 (2 кН/м 2 ) вполне гасит мембранные колебания. Чтобы иметь представление о массах стен, скажем, что оштукатуренная с двух сторон кирпичная межкомнатная перегородка толщиной 120 мм (в пол кирпича) имеет массу чуть больше 200 кг/м 2 . Если массы конструкции не достаточно, звукоизоляции можно достичь многослойностью конструкции. Этот эффект положен в основу проектирования лёгких конструкций, например каркасных стен, межкаркасное пространство которых заполнено слоями различной звукопроницаемости, включая воздушные прослойки. Так же поступают, чтобы обеспечить звуконепроницаемость отдельных помещений жилища, а масса перегородок для этого недостаточна.
Преградой прониканию звука через неплотности в элементах наружных стен служит тщательная заделка узлов примыканий: оконных коробок, например.
Изоляция от ударного шума внутри здания обеспечивается применением упругих прослоек между отдельными элементами конструкции или в местах соединения конструкций между собой.
Теплоизоляция внутреннего пространства дома обеспечивает благоприятный температурный режим в жилище. Наружные стены имеют большую площадь и, более того, на промежуточных этажах это единственная конструкция, через которую «уходит» тепло. Поэтому теплоизоляция наружных стен должна быть особенно тщательно не только разработана, но и выполнена без брака. Основы теплотехнического расчёта были приведены в главе 1, а мы напомним, что теплозащитные свойства материала зависят от его теплопроводности, которая характеризуется коэффициентом теплопроводности X.
Теплопроводность разных материалов, понятно, неодинакова. У кирпича теплопроводность выше, чем у дерева, а дерево держит тепло хуже, чем минеральная вата или любой другой теплоизолирующий материал. Существует такая зависимость: чем выше плотность материала, тем выше его коэффициент теплопроводности, а это означает, что материал с большей плотностью лучше передаёт тепло и, стало быть, его теплозащитные свойства хуже.
Надо сказать, что некоторые материалы со временем изменяют свой коэффициент теплопроводности: к примеру, минеральная вата может потерять свои свойства в результате уплотнения или увлажнения.
На основе коэффициента теплопроводности рассчитывается термическое сопротивление стены R.
Как применить это на практике? В характеристиках материала всегда указывают коэффициент теплопроводности X. Зная эту величину и толщину слоя 8, можно легко прикинуть величину R и сравнить её с нормативной.
Инфильтрация (воздухопроницаемость). Как составляющая компонента комфортности жилища, инфильтрация характеризует интенсивность проникания воздуха в помещение извне, со стороны улицы. Инфильтрация не рассматривает проветривание помещений через окна — одного из способов проникания свежего воздуха.
Благодаря инфильтрации в помещении создаётся воздухообмен. В ограниченных пределах инфильтрация выполняет полезную работу:
- удаляет излишнюю влажность из стенового материала, служит, таким образом, просушке стен;
- уменьшает влажность воздуха внутри помещений;
- убирает вредные примеси «закупоренного» помещения.
Это интересно. Учёные доказали, что в непроветриваемом и лишённом инфильтрации помещении состав воздуха в 50 раз хуже, чем на самом загруженном перекрёстке; в таком помещении скапливаются вредные газы (в том числе газ радон), «фонит» мебель, накапливаются микроорганизмы и возникают прочие неприятности.
Проникание воздуха происходит постоянно и осуществляется через:
- неплотности конструкций и их элементов, это значительная часть воздуха, проникающего с улицы;
- поры материала — меньшая часть воздуха; хорошими свойствами обладает, безусловно, дерево, кирпич, ячеистые блоки; про такие материалы говорят, что материал «дышит»;
- вентиляционные каналы, устроенные в стенах;
- в малоэтажных домах неплохой воздухообмен осуществляется через камины.
Разумеется, благо инфильтрации в её разумных пределах. При слишком сильном воздухообмене происходит охлаждение помещения, что делает жилище некомфортным или требует дополнительного его подогрева.
Непроницание влаги в материал стен.
С точки зрения влажностного режима наружные стены в нашей полосе находятся в очень неблагоприятных условиях, а влажность влияет на долговечность здания. Для проникания влаги в стену есть много путей:
- увлажнение стены атмосферной влагой;
- грунтовая сырость, которая образуется при капиллярном подсосе в стеновой материал;
- гигроскопичность материала (впитывание влаги из наружного воздуха);
- паропроницание (диффузия) водяного пара со стороны тёплого помещения.
Зачастую во влаге содержатся агрессивные вещества, способные при проникании в конструкцию вызвать коррозию. Причём коррозировать может не только арматура в железобетонных изделиях или металлические конструкции, но и кирпич, бетон.
Устранить увлажнение стены атмосферной влагой сложно, но принять меры к уменьшению влияния этого явления можно, для этого:
- необходимо во влажных районах делать свесы скатных крыш не менее 600.. .800 мм, устраивать сливы в подоконной части, проектировать западающий цоколь - вот те конструктивные меры, которые уменьшат замачивание стены;
- защищать стену влагостойкими облицовочными материалами (облицовочным кирпичом, влагостойкой штукатуркой, лаком, краской и т.п.).
Грунтовая капиллярная влага отсекается гидроизоляцией, прокладываемой на стыке фундамента и стены.
Гигроскопичность некоторых материалов нивелирует их хорошие показатели по другим характеристикам. Можно наблюдать, как стены из силикатного незащищённого кирпича темнеют, пропитываясь влагой. Делая своё «чёрное дело», влага разрушает кирпич.
Паропроницание - это проникание (диффузия) водяного пара в наружную стену со стороны помещения. В холодном климате это ведёт к ухудшению теплозащитных свойств стены. Посмотрим, почему?
Что мы имеем в наружной стене? Тёплый воздух помещения всегда тянет за собой пар, который проникает в стену в количестве, зависящем от материала и толщины стены (например, кирпичная стена толщиной 380 мм «пропускает» пар, а толщиной 510 мм - нет; бетон менее паропроницаем, чем кирпич, и при толщине стены 200 мм пар не диффузирует на всю толщину слоя бетона). Влажный тёплый воздух, проходя через стену в холодный период года, охлаждается. В толще стены при определённой температуре и влажности образуется точка росы - конденсирующая влага. При понижении температуры влага будет замерзать, разрушая стену. Следовательно, проектировать нужно так, чтобы точка росы не находилась в толще стены..
Как предотвратить паропроницание и тем самым сохранить долговечность стены, включая её теплозащитные свойства, посмотрим в соответствующих разделах.
Эстетические требования
Безусловно, красота в архитектуре первостепенна для восприятия облика дома. Это относится не только к форме здания, но и к отделке фасадных плоскостей и поверхностей. Сюда же относится и требование поддержания эстетического вида. Например, рельефный облицовочный материал, конечно, красив, но он очень подвержен загрязнению, становясь со временем совсем не привлекательным. Бороться с этим загрязнением непросто. То же можно сказать и о пористых отделочных материалах, например, мраморе или туфе.
Читайте также: